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海上弯弓:舰载机的腾飞之路

来源:  发布时间:2022-05-20

文 赵凤权 姜子晗 赵楠

 

 

对于海上作战来说,航母是制胜重器。它的最大优势是具备立体攻击能力,这种攻击能力很大程度上来源于舰载机。可以说,舰载机是现代航母的灵魂,其自身及配套设施的研发制造水平考量着一个国家国防工业发展水平。

目前,世界上仅有少数国家具备打造舰载机体系的能力。那么,如何提升舰载机作战能力?又需要攻克哪些技术难题呢?

 

“利箭”锋从磨砺出

 

百年海权争夺,舰载机这枚“利箭”的锋刃被一次次淬火磨砺,走过了漫长的发展之路。

时光拨回至1910年一个清晨,“伯明翰”号战列舰上,船员们急匆匆地搬开甲板上的物品,为一架螺旋桨战机清理出一条笔直跑道。午时,飞行员尤金松开刹车,猛推油门,驾驶战机滑出跑道一飞冲天——这一次,他驾机完成了人类历史上的首次舰载飞行。

30多年后,麦克唐纳公司成功研制出世界上首架喷气式舰载机FH-1,将舰载机发展带入喷气式时代。不过,无论是螺旋桨还是喷气式,舰载机飞行技术攻关始终是航空设计师为之头疼的难题。

如何让舰载机顺利起飞?各国航空设计师首先在“力”上下功夫。麦克唐纳公司汲取经验教训,在F2H舰载机(FH-1升级版)上搭载2台加强型发动机,有效解决了旧机型动力不足的问题。法国一家飞机制造公司另辟蹊径,通过改造“北风”舰载机翼面气动布局,“巧借东风”实现快速起飞。

然而,御风而行只是入门,要想磨砺海上“利箭”,还要攻克三道难关:

一是强度关——增强机体结构韧性。如果将陆基飞机起降比作放风筝,那么舰载机从航母上起降就像扔标枪——仅用2秒钟,舰载机就要从0加速到300公里/小时,机体承受巨大过载,面临解体风险。

如何让舰载机这把“利箭”变得“刚柔并济”?科研人员发现了一个“妙方”——使用新型复合材料。20世纪80年代,“大黄蜂”舰载机的设计师通过改变合金元素比例和提高热处理制备工艺,既提高机体韧性,又减轻整体重量。“大黄蜂”舰载机装备航母后,直到现在仍是美军航母舰载机的主力机型。

二是耐力关——减少海洋环境腐蚀。长期处在高湿高盐的海洋环境,舰载机机体结构会加速老化,导致电子元器件故障频发,机械构件强度下降。有数据统计,美军F-14舰载机服役到2000年后,前起落架等多处构件出现严重腐蚀问题。

如何防止“利箭”“生锈”?有消息报道称,国外一家航空制造公司将自动化纤维铺放技术应用到耐腐蚀蒙皮制造,为舰载机穿上“防护套装”,并对发动机表面进行镀膜防护处理,减少海上潮湿空气对机体腐蚀。

三是收纳关——解决折叠存放难题。航母甲板可谓“寸土寸金”,要想在有限空间内停放更多舰载机,折叠机翼技术十分关键。苏霍伊设计局设计师将“折叠机翼”这个想法应用到苏-33舰载机身上。

-33舰载机取消了机翼油箱,巧妙地绕过了折叠管路的设计难题。随后,科研人员又研发了全自动折叠技术,实现机翼、尾翼和尾椎的弯折,使航母搭载舰载机的数量得到大幅增长。我们熟知的俄海军“库兹涅佐夫”号航母,最多可搭载20架苏-33舰载机。

 

一“收”一“放”见真功

 

在指定空域,部署一个由12架“大黄蜂”舰载机组成的飞行编队,需要用多少时间?

“福特”号航母给出答案:5分钟。航母如同强弓,舰载机一“收”一“放”的速度决定战争胜负走向。

为了达到“弯弓连射”的战斗目标,舰载机这枚“利箭”被多次锻造升级,锋利程度和“箭头”重量交替攀升,但“射箭”越来越困难——重型舰载机的短距起飞是科研人员要解决的头等难题。随着科技发展,现代航母上的舰载机主要采用弹射和滑跃起飞两种方式,实现快速“发射”。

弹射起飞,顾名思义是像弹簧一样将舰载机弹射出去,使其快速达到起飞速度。这种弹力,来源于蒸汽或电磁弹射器释放出的强大动能。

虽然弹射器高效便捷,但研制耐高温、高压的储气罐和复杂的电磁系统十分困难,对一个国家工业制造水平要求很高。目前,世界上只有少数国家掌握这一尖端技术。

因此,并不是所有国家海军航母都配备弹射器。没有“弹力”加持,如何把动辄数十吨重的舰载机送上天?1972年冬天,正在观看跳台滑雪表演的英国皇家海军中校道格·泰勒突发奇想:“滑雪运动员可以从跳台边缘滑跃弹出,舰载机能不能实现滑跃起飞呢?”

翌年,道格·泰勒提出滑跃起飞的概念。5年后,“海鹞”舰载机首次在英国“无敌”号航母的滑跃式甲板上实现满载起飞。自此,滑跃式甲板成为很多国家航母的主流设计,并得到广泛应用。

此外,采用垂直起降方式的F-35B舰载机成为航母的另一种选项。垂直起降舰载机有着油耗大、作战半径小等弊端,但是在轻型航母作战方面具有很高价值。

舰载机飞起来的问题解决了,那么如何让舰载机实现稳定降落呢?

在航母的各项作业流程中,舰载机着舰被视为最危险的一个环节。据统计,80%的舰载机飞行事故发生在着舰阶段。可靠的助降设备和拦阻装置是保证舰载机着舰安全的关键。

当舰载机高速飞向“母舰”时,航母上的光学助降系统会向舰载机发出引导光束,帮助飞行员判断飞行姿态是否正确。经过一系列复杂飞行操作后,舰载机将冲上甲板,用尾钩勾住4条阻拦索中的一条,数秒钟后减速至0。如果挂索失败,飞行员会顺势复飞,再次尝试着舰。紧急情况下,舰面工作人员会升起拦阻网,稳稳“兜”住舰载机,确保舰载机和航母的安全。

助降设备和拦阻装置的研发,需要攻克机械、电气和液压等诸多技术难关,舰载机一起一降是国家工业实力的集中体现。印度首艘国产航母“维克兰特”号于1999年立项,直至20221月才安装好阻拦索开展起降试验,其难度系数之高可见一斑。

 

人器合一“弓箭手”

 

进入21世纪,越来越多军事专家开始关注一个问题:舰载机与航母快速迭代升级,保障人员的能力素质是否跟得上武器装备的发展速度?

202111月,英国F-35B舰载机在“伊丽莎白女王”号航母上起飞时发生坠海事故。经调查,事故原因是勤务人员未将进气道挡板取下,导致发动机进气量不足。

这一问题剑指现代化航母保障体系。武器装备再先进,人员依旧是战斗力建设的关键因素。

挽弓当挽强。为培养出驾驭舰载机的一流飞行员,潜心修炼至关重要。一般培养1名合格的舰载机飞行员需要经过航空学校、补充训练中队和作战中队3个阶段的学习训练,学员在数名舰载机教官的指导下通过着舰考核后,才可以登上航母“角斗场”。

此外,国外科研人员还研发出自动着舰技术,辅助舰载机飞行员更好更稳地实现着舰。

在舰载机的腾飞之路上,同样少不了舰面保障人员的陪伴。他们身着“七彩战衣”,奋战在不同的保障战位,通过独特的手势和标志来辅助舰载机的起降。这套舰面工作人员管理办法名为“彩虹服装系统”。2012年火爆网络的我海军辽宁舰“航母style”手势,便是他们的杰作。

执行舰载机起降任务期间,舰上噪声高达140分贝,“彩虹战士”可以通过这套管理系统进行无障碍交流,让世界上最繁忙的“移动机场”变得井然有序,有力保障舰载机在甲板上“腾转挪移”。

(文章转载自《解放军报》。责编:杨思玄)


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2022年6月

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